JP2024034703A - 非接触送電装置、非接触送電方法および非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置から共振を利用して、送電コイルに磁界結合する受電コイル側に給電する場合、受電コイルとの磁界結合が無い状態で共振回路が動作するといった状態になると、共振回路に過電流が流れ、装置に不具合を生じる場合がある。【解決手段】送電装置５０は、受電装置３０に設けられた受電コイル３１と磁界結合する送電コイル５１を含む共振回路５３に、主電源装置７０から電力線ＮＬ１，ＮＬ２を介して交流電力を供給し、共振回路を、受電コイルが送電コイルに接近した状態では共振状態とし、受電コイルが送電コイルに接近していない状態では非共振状態とする。その上で、受電装置への給電に関わる異常を検出したとき、電力線を非導通状態に切り換えて、主電源装置から共振回路への交流電力の供給を遮断する。【選択図】図４

Description

本開示は、非接触で送電や給電を行なう技術に関する。

給電対象に、非接触で送電や給電を行なう技術が種々提案されている。給電対象は、移動体である必要は必ずしもないが、非接触給電の利点を生かすという意味で、特許文献１に示すように、移動体に非接触で給電する技術の提案は多い。特許文献１に見られるように、こうした非接触での給電に、磁界結合、特に共振を利用した磁界結合を用いる構成が提案されている。特許文献１では、受電側の受電コイルと磁界結合可能な送電コイルに通電するよう、スイッチを設け、送電をオン・オフしている。

特開２０１７－５１０７４号公報

しかしながら、こうした共振回路を用いた非接触給電では、何らかの異常が生じ、例えば受電側装置が存在しない状態、つまり磁界結合の相手がいない状態で送電側が動作したままの状態になると、送電側の共振回路に大電流が流れ、不具合を生じる場合があった。こうした不具合としては、受電側装置の存在を誤検出した場合や送電側装置の不具合など、種々の要因が考えられる。送電側の共振回路に大電流が流れると、送電装置に電力を供給している主電源装置の故障などの不具合を生じることも考えられる。

［１］本開示の実施態様の１つは、主電源装置（７０）からの電力供給を受けて動作し、給電対象に設けられた受電装置（３０）に非接触で送電する送電装置（５０）としての態様である。この非接触送電装置は、前記受電装置に設けられた受電コイル（３１）と磁界結合する送電コイル（５１）を備える共振回路（５３）と、前記受電装置への給電に関わる異常を検出する異常検出部（６１）と、前記主電源装置から前記共振回路に交流電力を供給する電力線（ＮＬ１，ＮＬ２）に設けられ、前記電力線を非導通状態に切り換え可能な遮断部（５５，５６）と、前記異常検出部によって前記異常が検出されたとき、前記遮断部を動作させて、前記主電源装置から前記共振回路への電力供給を停止する制御部（６５）と、を備える。

［２］本開示の他の実施態様は、給電対象に設けられた受電装置に非接触で送電する送電方法としての態様である。この非接触送電方法は、前記受電装置に設けられた受電コイルと磁界結合する送電コイルを含む共振回路に、主電源装置から電力線を介して交流電力を供給し、前記共振回路を、前記受電コイルが前記送電コイルに接近した状態では共振状態とし、前記受電コイルが前記送電コイルに接近していない状態では非共振状態とし、前記受電装置への給電に関わる異常を検出したとき、前記電力線を非導通状態に切り換えて、前記主電源装置からの前記共振回路への前記交流電力の供給を遮断する。

［３］本開示の更にもう一つの態様は、主電源装置と、前記主電源装置からの電力供給を受けて動作する送電装置と、前記送電装置から非接触で送電を受ける受電装置とからなる給電システム（１００）としての態様である。この非接触給電システムの受電装置は、受電コイルを含む受電側共振回路（３３）と、前記受電側共振回路に誘起された交流を整流して直流の電力を取り出す整流回路（３４）と、前記直流の電力で動作する負荷装置（４５）と、を備える。他方、この非接触給電システムの送電装置は、記受電コイルと磁界結合する送電コイルを備える送電側共振回路と、前記主電源装置から前記送電側共振回路への電力線に設けられ、前記電力線を非導通状態に切り換え可能な遮断部と、前記受電装置への給電に関わる異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部が前記異常を検出したとき、前記遮断部を動作させて、前記送電側共振回路への電力供給を遮断する制御部と、を備える。

実施形態の受電装置を含む非接触給電システムの概略構成図。 主電源装置の構成を例示するブロック図。 送電装置と受電装置との概略構成を示す説明図。 送電装置の概略構成図。 送電装置の直流電源部および受電装置の第２電源部の構成例を示す回路構成図。 送電装置の詳細構成を示す回路構成図。 制御部が行なう処理の概要を示すフローチャート。 第２実施形態の送電装置の回路構成図。 切換部と送電装置の動作状態を示す説明図。 第２実施形態の変形例を示す回路構成図。 第３実施形態の送電装置の回路構成図。 第４実施形態の送電装置の回路構成図。 第５実施形態の中継回路を備えた送電装置の回路構成図。 切換部と送電装置の動作状態を示す説明図。 第６実施形態の中継回路を備えた送電装置の回路構成図。 第７実施形態の中継回路を備えた送電装置の回路構成図。 第７実施形態の変形例である送電装置の回路構成図。 第８実施形態の送電装置の回路構成図。 切換部と送電装置の動作状態を示す説明図。 第８実施形態の変形例である送電装置の回路構成図。

Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）非接触給電システムの全体構成：
第１実施形態の送電装置５０を含む非接触給電システム１００の概略構成を、図１に示す。図示するように、この非接触給電システム１００は、路面ＲＳの下、土中に埋設されて複数の送電装置５０と、路面ＲＳ上を自走する移動体２０に搭載された受電装置３０とから構成される。移動体２０は、負荷装置４５に含まれる図示しないモータにより駆動される駆動輪２１、駆動輪２１と共に移動体２０を路面ＲＳ上に移動可能に支持する従動輪２２、移動体２０の床下に配置された受電コイル３１、同じく床下に配設された磁石２４を備える。受電コイル３１は、路面ＲＳ側に用意された送電装置５０の送電コイル５１と磁界結合して交流電力の供給を受け、負荷装置４５に電力を供給する。なお、送電装置５０やこれを含む非接触給電システム１００は、移動体２０の受電装置３０に電力を供給するものに限られず、非接触で送電を行なう装置および給電を行なうシステムであれば、受電装置は、携帯端末など、移動体でないものに送電や給電を行なう装置やシステムであって差し支えない。

送電装置５０は、路面ＲＳの下に埋設する構成以外に、路面上に設置したり、壁面や天井への設置も可能である。こうした場合には、送電装置５０の設置箇所に対応して、受電装置３０を移動体２０内の所定の位置に配置すればよい。例えば送電装置５０が壁面に敷設されていれば、受電装置３０は移動体２０の側面に配置すればよい。また、送電装置５０の敷設位置に合わせて、受電装置３０を移動体２０内部で移動したり、複数の受電装置３０を予め用意し、これを切り換えて使用する様にしてもよい。

移動体２０の受電装置３０に電力を供給する複数の送電装置５０は、それぞれ同一の構成を備え、移動体２０の移動経路に沿って配列されている。もとより送電装置５０は、移動体２０の移動経路に限らず、２次元的に路面ＲＳに配列されていても差し支えない。各送電装置５０は、共通の主電力ラインＲＦＰに接続されている。主電力ラインＲＦＰには、主電源装置７０から、高周波（例えば８５ＫＨｚ）の交流電力が供給される。本実施形態では、各送電装置５０は同一の構成を有するものとしたが、例えば大きさが異なる送電コイル５１を交互に配置するなど、送電が可能であれば、構成は同一でなくても差し支えない。もとより、送電装置５０は一つであっても差し支えない。

主電源装置７０は、主電源９０から低周波（例えば６０Ｈｚ）の交流の供給を受けて、これを高周波の交流に変換する。主電源装置７０の回路構成の一例を、図２に示した。主電源装置７０は、主電源９０から電力を受け取る側から、交流出力用のノイズフィルタ７１、ＰＦＣ回路７２、インバータ７３、フィルタ７４を備える。ＰＦＣ回路７２は、フィルタ７１で発生する入力電圧と出力電流との位相差を無くし、高調波を抑制して力率を１に近づけるように改善する周知の回路である。主電源９０から供給された電力は、インバータ７３により上記の周波数の交流に変換され、主電力ラインＲＦＰに出力される。

送電装置５０と受電装置３０との概略構成を、図３に示した。図は、複数の送電装置５０のうちの一つが、移動体２０の受電装置３０に電力を供給している状態を示す。このとき、送電装置５０の送電コイル５１が受電装置３０の受電コイル３１と磁界結合しており、受電コイル３１には誘導電流（交流）が流れる。受電装置３０は、第１電源部４１と、第２電源部４２と、制御回路４３と、負荷装置４５とを備える。受電コイル３１は、第１電源部４１に備えられた受電側共振回路３３により効率よく電力を受電する。受電側共振回路３３の後段には、整流回路３４が設けられており、受電コイル３１により受電した電力が直流に変換されて負荷装置４５に出力される。ここで負荷装置４５は、第１電源部４１により出力される電力を使用するもの全てを表現しているが、移動体２０の場合は、移動体２０の移動用モータ４８など、移動体で使用される主たる電力を使用するものが含まれる。また、一時的に電力を蓄えるバッテリも、負荷装置４５に含まれ場合がある。

第２電源部４２は、第１電源部４１とは別に直流の小電力を生成する回路であり、受電コイル３１の両端に、つまり受電側共振回路３３よりも前段から電力の供給を受けで動作する。第２電源部４２が出力する直流電圧は、制御回路４３などで利用される。第２電源部４２の構成や制御回路４３の具体的回路構成などについては、後でまとめて説明する。なお、制御回路４３用の電源は、負荷装置４５側から供給を受けるようにしても差し支えない。

次に、送電装置５０の回路構成について、図４を用いて説明する。図では、送電コイル５１と共振回路５３とは、別体に示しているが、送電コイル５１は共振コンデンサＣとからなる共振回路５３に含まれる。この共振回路５３と主電力ラインＲＦＰとの間には、遮断部５５が介装されている。遮断部５５は、主電力ラインＲＦＰからの高周波電力の共振回路への供給を必要に応じて遮断する回路であり、等価的には、本実施形態では、高周波電力の供給を入り切りするヒューズ、リレーやスイッチング素子などである。各送電装置５０は、この遮断部５５を制御する制御部６５や、送電装置５０の過熱や異常電流などの異常を検出する異常検出器６１，移動体２０の存在を検出する接近センサ６２、制御部６５に作動用の直流電力を供給する直流電源部６０等も備えている。

制御部６５や遮断部５５を用いた送電装置５０の動作については後述するが、全ての送電装置５０が常時動作しているのではなく、移動体２０が接近した送電装置５０のみが動作するようにしている。移動体２０の接近は、本実施形態では、移動体２０に設けられた磁石２４の磁力を、接近センサ６２が検出することで行なっている。接近センサ６２としては、ホール素子や磁気センサ、近接スイッチなどが採用可能である。接近センサ６２により移動体２０の接近を検出すると、制御部６５が共振回路５３の共振条件を変化させ、受電コイル３１との間で、共振による効率的な電力の供給を実現する。移動体２０の近接・離脱の検出は、他の手法、例えば送電コイル５１に受電コイル３１が接近することによる相互インダクタンスの変化を検出するといった構成や受電コイルが照射する微小磁束を送電コイルや検出用の検出コイルで検出する構成などを採用しても良い。また、動作する送電装置５０は一つに限らず、移動体２０が近接している２以上の送電装置５０が動作するようにしてもよい。

以上を電力の非接触給電という観点から整理すると、地上側では、電力の供給元は主電源９０であり、地上側に設備された主電源装置７０により、この主電源９０から高周波の交流電力に変換し、これを主電力ラインＲＦＰに供給する。従って、主電力ラインＲＦＰを敷設するだけで、路面ＲＳ下部に配設された複数の送電装置５０に電力を供給することができる。もとより、送電装置５０と情報をやり取りする通信線が敷設される場合もあるが、電力の供給ラインとしては、主電力ラインＲＦＰで足りる。送電装置５０では、移動体２０へは、図４示したように、共振コンデンサＣと送電コイル５１とからなる共振回路５３を介して非接触で給電が行なわれ、送電装置５０内で必要な直流電力は、直流電源部６０により賄われる。

他方、移動体２０の受電装置３０では、送電コイル５１に磁界結合された受電コイル３１に生じる誘導電流は、受電側共振回路３３により効率よく受電され、整流回路３４を介して、負荷装置４５に供給される。既に説明した第１電源部４１は、負荷装置４５に直流で電力を供給するこの構成を指す。他方、移動体２０で用いられる小電力は既述した第２電源部４２により供給される。このように、移動体２０に給電され移動体２０で用いられる全て電力の非接触給電は、本実施形態では、送電装置５０で必要となる電力を含めて、主電力ラインＲＦＰから供給される電力のみによって成し遂げられる。

（Ａ２）直流電源部および第２電源部の構成と働き：
送電装置５０における直流電源部６０と受電装置３０における第２電源部４２の具体的な構成と働きについて説明する。直流電源部６０と第２電源部４２とは、本実施形態では、同一の構成を備える。図５は、直流電源部６０および第２電源部４２の回路構成を示す回路図である。この回路は、高周波・高電圧の交流電圧ＡＣＰを入力し、直流低電圧ＤＣＰを出力する。直流電源部６０としては、入力は主電力ラインＲＦＰからの高周波・高電圧であり、第２電源部４２にとっては、受電コイル３１に誘導される高周波・高電圧の交流である。なお、以下の説明は、直流電源部６０や第２電源部４２の一例を示すものであり、他の回路構成を採用することも容易である。例えば降圧トランスを用いて必要な電圧を用意する絶縁電源としての構成なども採用可能である。また、両電源部は同一の構成を備える必要はなく、別々の回路構成とすることも差し支えない。

両電源部の２つの電源ラインＬＮ１，ＬＮ２のそれぞれには、絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２が直列に介装され、絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２の出力側には、保護用ダイオードＰＤ１が並列に接続されている。絶縁用コンデンサＣＣ１の出力側には、整流用ダイオードＲＤ１が順方向に直列に接続され、絶縁用コンデンサＣＣ２の出力側には、逆止用ダイオードＰＤ２が逆方向に直列に接続されている。両ダイオードＰＤ１，ＰＤ２の出力側には、ツェナーダイオードＴｚＤと平滑用コンデンサＣＦとが並列に接続されている。少なくとも整流用ダイオードＲＤ１を含む回路を整流部ＲＥと呼び、ツェナーダイオードＴｚＤと平滑用コンデンサＣＦとを含む回路を安定化電源部ＳＰと呼ぶことがある。整流部ＲＥには、保護用ダイオードＰＤ１や逆止用ダイオードＰＤ２を含める場合がある。

かかる回路構成を有する直流電源部６０および第２電源部４２は、高周波・高電圧の交流電圧ＡＣＰとは、絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２により絶縁されており、交流電圧ＡＣＰの変化に応じて、両電源ラインＬＮ１，ＬＮ２間に交番電圧が生じる。この交番電圧のうち、電源ラインＬＮ１側が他方の電源ラインＬＮ２より高電位になった場合だけ、絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２に溜まった電荷は、整流用ダイオードＲＤ１を介して平滑用コンデンサＣＦを充電するが、交番電圧が、ツェナーダイオードＴｚＤのツェナーブレークダウン電圧（以下、単にツェナー電圧という）を超えた部分は、ツェナーダイオードＴｚＤを流れ、逆止用ダイオードＰＤ２を介して回収されるので、平滑用コンデンサＣＦの両端電位は、ツェナーダイオードＴｚＤのツェナー電圧を超えることは無い。従って、直流低電圧ＤＣＰはツェナー電圧に保たれる。交流電圧ＡＣＰが反転すると、電源ラインＬＮ１側と電源ラインＬＮ２側とは保護用ダイオードＰＤ１の順方向降下電圧分の電位差に保たれるので、平滑用コンデンサＣＦには何ら影響を与えない。直流電源部６０，第２電源部４２は、高周波・高電圧の交流電圧ＡＣＰに接続されているが、交流の１周期に絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２に溜まった電荷に対応した分の電流しか、電源ラインＬＮ１，ＬＮ２には流れないので、回路が出力する電力量を、絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２の容量で容易に調整できる。直流電源部６０，第２電源部４２が扱う電力量が小さければ、つまり容量を小さくできれば、電源回路で用いられることの多いフィルムコンデンサなどの耐電圧の低いコンデンサに代えて、セラミックコンデンサなど耐電圧の高いコンデンサを絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２として利用することができ、交流電圧ＡＣＰが高い場合でも、容易に実現できる。

しかも、絶縁用コンデンサＣＣ１，ＣＣ２により、直流電源部６０，第２電源部４２を交流電圧ＡＣＰを供給する側、つまり主電力ラインＲＦＰや第１電源部４１の電源ラインと容易に分離でき、ノイズなどの影響を受け難くできる。この結果、直流電源部６０，第２電源部４２を用いる制御回路等の誤動作の可能性を低減できる。また、高電圧からの降圧を図るトランスなどの降圧部品が必要なく、回路を小型に構成できる。更に、回路構成に抵抗器を用いていないので、抵抗による損失がなく、回路の効率を高めることができる。

（Ａ３）送電装置の構成と働き：
第１実施形態の送電装置５０の構成を、図６に示した。図示するように、この送電装置５０は、２本の電力ラインＮＬ１，ＮＬ２に印加される交流電圧ＡＣＰで動作し、既に説明した共振回路５３を送電コイル５１と共に構成する第１コンデンサＣｓと第２コンデンサＣｒ、第２コンデンサＣｒの接続を入り切りする第１スイッチＳＷ１、交流電圧ＡＣＰの共振回路５３への印加を遮断する遮断部５５を備える。第１スイッチＳＷ１がオン（接続状態）となると、第２コンデンサＣｒは、第１コンデンサＣｓと並列接続される。この第１スイッチＳＷ１を用いた構成が、変更回路に相当する。この共振回路５３では、二つのコンデンサは、送電コイル５１に対して直列接続されており、直列共振（ＳＳ）回路を形成する。交流電圧ＡＣＰの周波数は、本実施形態では、８５ｋＨｚであり、第１コンデンサＣｓと第２コンデンサＣｒとの容量は、第１スイッチＳＷ１がオン、つまり二つのコンデンサが並列に接続されて、送電コイル５１のインダクタンスに対する容量が両コンデンサの容量の和になったとき、共振回路５３の共振周波数が、交流電圧ＡＣＰの周波数に一致する様に設定されている。他方、第１スイッチＳＷ１がオフ状態の時には、送電コイル５１と第１コンデンサＣｓとからなる共振回路５３の共振周波数は、交流電圧ＡＣＰにより印加される交流電圧の周波数からずれている。２本の電力ラインＮＬ１，ＮＬ２は交流が印加されるので、どちらが接地ラインＧＮＤと言うわけではないが、便宜的に、以下の説明では、電力ラインＮＬ２を接地ラインＧＮＤと呼ぶことがある。

送電装置５０には、第１スイッチＳＷ１を駆動するドライバ６７と、遮断部５５を駆動するドライバ６８が備えられている。両ドライバは、制御部６５の出力用のポートＰ１，Ｐ２に接続され、ポートＰ１，Ｐ２がハイレベルにされると、第１スイッチＳＷ１および遮断部５５を駆動する。遮断部５５は、交流電圧ＡＣＰを共振回路５３に印加するか否かを決定する。遮断部５５は、リレー接点、ヒューズ、半導体スイッチング素子など、電気的にオン・オフ可能なものであれば、可逆的に動作するものでも非可逆的に動作するものでも差し支えない。第１実施形態では、遮断部５５は、リレーまたは半導体スイッチを用いて、可逆的に動作する形態としたが、外部からの信号により不可逆的にオフとなる部品を用いて構成してもよい。例えば、ヒータを備えた熱溶断型ヒューズとし、ドライバ６８からの信号でヒータを加熱してヒューズを溶断するものでもよい。あるいはブレーカのように、一旦オフになると手動または制御部６５からの復帰処理がなければ、導通状態に戻らないといった構成としてもよい。

送電装置５０には、この他、上述した異常検出器６１や接近センサ６２も設けられている。異常検出器６１は、送電装置５０の異常を検出するものであり、例えば送電装置５０の過熱や、過電流などを検出する電流センサなどであってもよい。電流センサであれば、異常検出器６１は、共振回路５３に直接設けられる。送電コイル５１の過熱などを検出するセンサである場合は、異常検出器６１は、検出対象に熱結合されるように設けられる。あるいは、制御部６５や受電装置３０側の制御回路４３とやり取りし、非接触給電システム１００としての異常を検出する装置であってもよい。例えば、受電装置３０の近接を接近センサ６２が誤検出していることを、異常として検出するものであってもよい。こうした場合には、送電装置５０は、受電装置３０と通信する通信部を備えてもよい。

制御部６５は、送電装置５０からの受電装置３０への送電を制御する。制御部６５が実行する送電制御ルーチンを、図７のフローチャートに示した。この送電制御ルーチンは、送電装置５０に交流電圧ＡＣＰが印加され、直流電源部６０が直流電源を制御部６５に供給している間、実行される。この処理が開始されると、まず異常検出器６１からの信号を読み込む処理をおこなう（ステップＳ１００）。異常検出器６１からの読み込んだ信号から、異常の発生について判断し（ステップＳ１１０）、特に異常の発生が認められないという場合には、制御部６５は、接近センサ６２から移動体２０からの信号を読み込み（ステップＳ１２０）、移動体２０が接近しているか否かを判断する（ステップＳ１３０）。

移動体２０が接近していれば（ステップＳ１３０：「ＹＥＳ」）、出力用のポートＰ１をハイレベルとし、第１スイッチＳＷ１をオンにする（ステップＳ１４０）。これにより、第２コンデンサＣｒが第１コンデンサＣｓと並列に接続された状態となり、共振回路５３は共振状態となる。他方、移動体２０が接近していなければ（ステップＳ１３０：「ＮＯ」）、ポートＰ１をロウレベルとし、第１スイッチＳＷ１をオフにする（ステップＳ１４５）。これにより、第２コンデンサＣｒと第１コンデンサＣｓとの接続は解除され、共振回路５３は非共振状態となる。

その後、送電終了かを判断し（ステップＳ１５０）、送電装置５０の動作を終了する場合を除いて、ステップＳ１００に戻って処理を継続する。送電装置５０動作を終了する場合とは、例えば予め定められた送電装置５０の動作時間が経過した場合などが該当する。また、直流電源部６０からの電源の供給がされなくなった場合などを含む。

ステップＳ１００からステップＳ１５０の処理が繰り返されるなかで、ステップＳ１１０の判断が「ＹＥＳ」、つまり異常検出器６１からの出力を読み込むことで、何らかの異常が生じたと判断した場合には、ポートＰ２をハイレベルとして遮断部５５を作動させ、非導通状態とする（ステップＳ２００）。この結果、交流電圧ＡＣＰが共振回路５３に印加されない状態となる。従って、何らかの異常、例えば送電コイル５１の過熱などの異常が生じた場合、遮断部５５が作動するため、共振回路５３に交流電圧ＡＣＰは印加されず、共振による大電流が流れるということがない。このため、異常の発生により、大きな電力負荷が主電源装置７０に掛かり、主電源装置７０が故障するといった問題の発生を抑制できる。

こうした異常の一つとして、移動体２０の受電コイル３１が送電コイル５１と磁界結合していないにもかかわらず、送電装置５０が受電コイル３１が送電コイル５１に近接しているとして、共振回路５３を共振状態としてしまう場合がある。こうした異常は、接近センサ６２の故障などにより生じ得る。本実施形態では、こうした場合に、異常検出器６１を用いた異常検出（ステップＳ１１０）により、遮断部５５を動作させて、共振回路５３への電力供給を遮断するので、共振回路５３に大電流を流してしまうことを抑制できる。この結果、主電源装置７０の故障の発生を抑制できる。このため、複数の送電装置５０のうち、異常の発生した送電装置５０の動作を止め、他の送電装置５０はそのまま継続して使用できる。この結果、移動体２０を直ちに停止する必要がない。従って、１つの送電装置５０の故障によって、主電源装置７０に不具合を生じてしまい、結果的に移動体２０への給電ができなくなるといった問題の発生を抑制できる。

本実施形態において、異常の発生時には、遮断部５５を動作させて共振回路５３への電圧印加は停止するが、直流電源部６０への電力供給は継続される。このため、制御部６５も動作を継続できるから、ドライバ６８を介した遮断部５５の作動を継続できる（ステップＳ２００）。またこの間に、異常の内容を外部に、あるいは送電装置５０に備えられた表示部に、例えば異常の発生を報せるようにしてもよい。なお、遮断部５５はノーマルオープンのリレーや半導体スイッチなどを用い、交流電圧ＡＣＰが送電装置５０に供給されても、共振回路５３への電力供給がデフォルトでは遮断されているようにすることも有用である。この場合、直流電源部６０から電力供給を受けた制御部６５がドライバ６８を介して遮断部５５を動作させ、ノーマルオープンである接点を閉成（クローズ）して、初めて、共振回路５３を用いた電力供給を可能とするようにしてもよい。こうすれば、制御部６５やドライバ６８への電力供給が絶たれた場合には、遮断部５５はオープン状態に戻り、異常を検出した送電装置５０の共振回路５３への電力供給を遮断でき、フェールセーフを実現できる。

異常検出器６１が検出する異常としては、例えば、送電コイル５１の過熱や、共振回路５３に流れる電流が過電流となっている状態、あるいは移動体２０側の異常を通信などを用いて取得した場合など、種々の態様を想定できる。

Ｂ．第２実施形態：
次に第２実施形態の送電装置５０Ａについて説明する。図８Ａは、送電装置５０Ａの回路構成図である。第２実施形態の送電装置５０Ａは、第１実施形態とは、遮断部５５に代えて過電流溶断型のヒューズ５６を備えること、および切換部５８Ａを備えること、以外は同一の構成を備える。切換部５８Ａは、第１実施形態で説明した共振状態を切り換える第１スイッチＳＷ１と、ヒューズ５６の出力側を接地ラインＧＮＤと短絡する第２スイッチＳＷ２とを備える。なお、移動体２０が接近したとき、受電装置３０に非接触で給電するための共振回路５３の構成は、第１実施形態と同様である。第２実施形態でも、共振回路５３Ａの共振周波数は、第１コンデンサＣｓと第２コンデンサＣｒとの接続を切り換えることで実現される。この変更回路としての構成は、第２実施形態以下では、切換部５８Ａの一部として扱う。

第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン・オフと送電装置５０Ａの動作状態を、図８Ｂに示した。図示するように、第２スイッチＳＷ２は、デフォルトでオフであり、この状態（正常時）には、ヒューズ５６は動作しておらず、共振回路５３が必要とする電流を流す。異常の発生を検出して、制御部６５がポートＰ２をハイレベルにしてドライバ６８を介して第２スイッチＳＷ２をオンにすると、ヒューズ５６と送電コイル５１との接続点は、接地ラインＧＮＤに短絡されるので、ヒューズ５６には短絡の際の電流（以下、溶断電流という）が流れ、過電流溶断型のヒューズ５６は溶断する。この結果、ヒューズ５６は、不可逆的にオフとなり、交流電圧ＡＣＰが共振回路５３に印加されることがない。正常時において、第１スイッチＳＷ１がオンになると共振回路５３は共振状態となり、第１スイッチＳＷ１がオフになると共振回路５３は非共振状態となることは、第１実施形態と同様である。

以上説明した第２実施形態の送電装置５０Ａでは、異常が発生したと制御部６５が判断すると、ポートＰ２をハイレベルとし、ドライバ６８を介して第２スイッチＳＷ２をオンにする。この結果、ヒューズ５６には短絡電流がながれ、ヒューズ５６は溶断する。これに伴い、短絡電流は止まり、共振回路５３への交流電圧ＡＣＰからの電力供給も遮断される。この結果、第１実施形態と同様、送電装置５０Ａに生じた異常より、共振回路５３に過電流が流れ続けるといったことが事態を防止でき、過電流等による主電源装置７０への許容範囲を超える過負荷により、主電源装置７０に不具合を生じるといった事態の発生を抑制できる。なお、第２実施形態では、ヒューズ５６を溶断する溶断電流は、送電コイル５１を流れないので、ヒューズ５６の溶断の際に、漏洩磁束が生じる心配もない。

第２実施形態の回路構成は、図８Ｃに示すように、第２スイッチＳＷ２がオンになった場合に流れる溶断電流の通り道に、所定のインピーダンスＺを有する電流制限器５９を設けるものとしてもよい。図示の回路では、制御部６５が異常を検出して第２スイッチＳＷ２をオンにすると、電流制限器５９を介して溶断電流が流れ、ヒューズ５６は溶断する。従って、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。しかも、溶断電流の大きさを、電流制限器５９により、ヒューズ５６を溶断できる程度の電流値に制限できるので、短絡電流より小さくでき、ヒューズ５６の溶断時に主電源装置７０に過大な負荷をかけないように設計することも容易である。電流制限器５９としては、抵抗器ＲやコンデンサＣなどの素子単体でもよく、ヒューズ５６が溶断すれば、それ以上の電流は流れないから、コイルＬ単体でもよい。もとより、これらを組み合わせて、溶断電流の時間的変化を所望のプロファイルに調整しても良い。また、抵抗器やコイルを用い、あるいは各種素子を組み合わせて、溶断電流の突入電流値を制限するなど、その最大値を制限すれば、主電源装置７０の負担の低減のみならず、第２スイッチＳＷ２の溶着などの可能性も抑制できる。

Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態の送電装置５０Ｂについて、図９を用いて説明する。第３実施形態の送電装置５０Ｂは、切換部の接続関係を除いて、第２実施形態の送電装置５０Ａとほぼ同様の構成を備える。この送電装置５０Ｂにおいては、切換部５８Ｂの第２スイッチＳＷ２は、ヒューズ５６の出力側を、接地ラインＧＮＤに直接接続するのではなく、第２コンデンサＣｒを介して接続するよう構成されている点で、第２実施形態と異なる。なお、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン・オフと送電装置５０Ｂの動作状態との関係は、第２実施形態に関して図８Ｂに示したものと同様である。

第３実施形態では、第２スイッチＳＷ２がオンとなった場合にヒューズ５６に流れる溶断電流の大きさは、交流電圧ＡＣＰの周波数における第２コンデンサＣｒのインピーダンスにより決定される。もとより、図８Ｂに示したように、正常時においては、第１スイッチＳＷ１がオンになったときに、共振回路５３の共振を用いた移動体２０への給電電流がヒューズ５６を流れるため、
溶断電流＞給電時の定格電流 …（式１）
となるように、第２コンデンサＣｒの容量を設定している。溶断電流を定める第２コンデンサＣｒのインピーダンスは、第２コンデンサＣｒの容量のみならず、交流電圧ＡＣＰの周波数によるので、上記（式１）を満たすようにすることは可能である。また、第１スイッチＳＷ１の切り換えによって共振回路５３を共振状態にするための容量（Ｃｓ＋Ｃｒ）と非共振状態にするための容量（Ｃｓ）との関係の最適化と、上記（式１）との両立を図るためには、第２コンデンサＣｒを直列接続された複数のコンデンサから構成し、第２スイッチＳＷ２がオンになった場合の溶断電流はそのうちの一部のコンデンサのみを流れるようにすればよい。複数のコンデンサが並列接続されている場合には、第２スイッチＳＷ２として、ｃ型接点を用い、ａ接点がオンになっている場合に全てのコンデンサが並列接続となって共振回路５３Ｂを共振状態とし、ｂ接点に切り換わったとき、複数のコンデンサの一部のコンデンサのみに溶断電流が流れる構成とすればよい。

かかる構成を備えた第３実施形態の送電装置５０Ｂによれば、第２実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する上、更に、溶断電流を短絡電流より小さくできるので、主電源装置７０に掛ける負荷を小さくできる。また、ヒューズ５６を溶断するために流す電流値を所定の値に設定可能である。

Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態の送電装置５０Ｃについて、図１０を用いて説明する。第４実施形態の送電装置５０Ｃは、切換部の接続関係が、第２，第３実施形態の送電装置５０と異なる。この送電装置５０Ｃにおいては、切換部５８Ｃの第２スイッチＳＷ２は、ヒューズ５６の出力側に接続されておらず、共振回路５３Ｃの送電コイル５１と第１コンデンサＣｓとの接続点と、接地ラインＧＮＤとを、接続／非接続とする位置に設けられる。なお、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン・オフと送電装置５０Ｃの動作状態の関係は、第２実施形態に関して図８Ｂに示したものと同様である。

第４実施形態では、異常の検出がなされて、制御部６５がポートＰ２をハイレベルとし、ドライバ６８を介して第２スイッチＳＷ２をオンにしたとき、送電コイル５１を介して溶断電流が流れる。第２スイッチＳＷ２がオンとなった場合にヒューズ５６に流れる溶断電流の大きさは、交流電圧ＡＣＰの周波数における送電コイル５１のインピーダンスにより決定される。もとより、図８Ｂに示したように、正常時においては、第１スイッチＳＷ１がオンになったときに、共振回路５３の共振を用いた移動体２０への給電電流がヒューズ５６を流れるため、
溶断電流＞給電時の定格電流 …（式１）
となるように、送電コイル５１のリアクタンスを設定している。第３実施形態で説明したように、共振回路５３Ｃの共振状態と非共振状態との切り換えなどの条件との両立を図るために、溶断電流を定める送電コイル５１のインピーダンスを適切なものとするため、送電コイル５１に巻線数の異なるタップを設け、第２スイッチＳＷ２をこのタップに接続し、第２スイッチＳＷ２がオンになった場合の溶断電流が送電コイル５１の一部を流れるようにすればよい。

かかる構成を備えた第４実施形態の送電装置５０Ｃによれば、第３実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。

Ｅ．第５実施形態：
第５実施形態の送電装置５０Ｄについて、図１１Ａを用いて説明する。第５実施形態の送電装置５０Ｄは、中継回路８０Ｄを用いる点、およびドライバ６７，６８に代えてドライバ６９を用いている点、更に接近センサ６２に代えて中継回路８０Ｄに設けられた電流センサ８５を用いる点で、既述した実施形態の送電装置５０と異なる。送電装置５０Ｄの中継回路８０Ｄは、送電コイル５１と密結合された中継コイル８１、中継コイル８１と共に共振回路を形成する第３コンデンサＣｈ、中継コイル８１の両端を短絡する第２スイッチＳＷ２、共振電流を検出する電流センサ８５等を備える。中継回路８０Ｄは、受電コイル３１を備えた移動体２０の接近を検出するために設けられている。受電コイル３１の接近は、電流センサ８５により検出する共振電流の増減により検出される。図示の都合上、電流センサ８５から制御部６５への接続は示されていないが、制御部６５は電流センサ８５の出力を読み取り、移動体２０の接近を検出する。つまり、電流センサ８５は、接近センサとして働く。なお、図１１Ａでは、各コイルが互いに磁気的に結合された状態にあることを２本の平行な直線により示している。

本実施形態では、第２スイッチＳＷ２は、中継回路８０Ｄに設けられている。このため、切換部５８Ｄは、共振回路５３Ｄの共振用の第２コンデンサＣｒに接続された第１スイッチＳＷ１と、中継回路８０Ｄに設けられた第２スイッチＳＷ２とを含んだ回路となっている。切換部５８Ｄを構成する第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２の状態は、制御部６５のポートＰ１，Ｐ２の状態に従うドライバ６９の出力により切り換えられる。

本実施形態のドライバ６９は、図示するように、２つのオアゲートＯＲ１，ＯＲ２と、オアゲートＯＲ２の一方の入力端子に接続されたインバータＩＮＶとから構成されている。オアゲートＯＲ１の２つの入力端子には、制御部６５のポートＰ１，Ｐ２が、それぞれ接続されている。オアゲートＯＲ２の入力端子の一方には制御部６５のポートＰ１が、入力端子の他方にはポートＰ２が、インバータＩＮＶを介して接続されている。この結果、ポートＰ２がハイレベル（Ｈ）となければ、ポートＰ１の状態にかかわらず、ドライバ６９の２つの出力はハイレベルとなり、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオン状態となる。他方、ポートＰ２がロウレベル（Ｌ）となっていれば、ドライバ６９の２つの出力は、ポートＰ１の状態（ハイ／ロウ）により、排他的にハイレベルまたはロウレベルとなる。

送電装置５０Ｄの切換部５８Ｄは、従前の実施形態と同様、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２から構成される。切換部５８Ｄの第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、制御部６５により切り換えられるが、制御部６５のポートＰ１，Ｐ２の状態と第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン・オフ、延いては送電装置５０Ｄの状態を、図１１Ｂに示した。図示するように、正常時には、制御部６５のポートＰ２はロウレベルに保たれている。このとき、ポートＰ１がロウレベルであれば第１スイッチＳＷ１がオフ、第２スイッチＳＷ２がオンとなっており、共振回路５３Ｄは待機状態に保たれる。ポートＰ１がハイレベルであれば第１スイッチＳＷ１がオン、第２スイッチＳＷ２がオフとなり、共振回路５３Ｄは共振状態となる。インバータＩＮＶが設けられているので、２つのオアゲートＯＲ１，ＯＲ２の出力は排他的にオン・オフとなる。

異常が検出されると、制御部６５はポートＰ２をハイレベルにする。この結果、ドライバ６９の２つの出力はともにハイレベルとなり、この結果、第１，第２ス
イッチＳＷ１，ＳＷ２は共にオンとなる。この状態となると、共振回路５３Ｄに大きな電流が流れ、ヒューズ５６を溶断する。第２スイッチＳＷ２がオンとなったときに、ヒューズ５６を溶断するので、第２スイッチＳＷ２が短絡故障を起こしても、異常時に対応できる。このとき、溶断電流は送電コイル５１を介して流れるため、ヒューズ５６が溶断するまでの間に大きな磁束が発生するが、中継コイル８１には送電コイル５１が発する磁束を打ち消すように誘導電流が生じるため、漏えい磁束はキャンセルされる。

以上説明した第５実施形態の送電装置５０Ｄによれば、中継回路８０Ｄを用いることで、移動体２０の接近を受電コイル３１との関係で的確に検出できる。また移動体２０の検出のために、磁石２４なども必要がなく、他の磁性体などによる誤検出も生じない。その余の作用効果は、第１～第４実施形態と同様である。

Ｆ．第６実施形態：
次に第６実施形態の送電装置５０Ｅについて、図１２を用いて説明する。第６実施形態の送電装置５０Ｅでは、図示するように、第５実施形態と同様、中継回路８０Ｅを用いるが、この中継回路８０Ｅは、共振回路５３Ｅと電気的に分離されておらず、１つの閉回路を形成している。見かけ上、共振回路５３Ｅと中継回路８０Ｅとは、交流電圧ＡＣＰに対して直列に接続された負荷となっている。送電装置５０Ｅにおける切換部５８Ｅや中継回路８０Ｅの構成、ドライバ６９の内部構成、ドライバ６９の出力と第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２との接続、接近センサ６２に代えて電流センサ８５を用いることなどは、第５実施形態と同様である。また、第６実施形態の動作は、図１１Ｂに示した第５実施形態と同様である。

以上説明した第６実施形態の送電装置５０Ｅによれば第５実施形態と同様の作用効果を奏する上、中継回路８０Ｅが共振回路５３Ｅと直接接続されているので、構成を簡素化できる。

Ｇ．第７実施形態およびその変形例：
以上説明した第５、第６実施形態では、中継回路８０Ｄ，８０Ｅを用い、中継回路８０Ｄ，８０Ｅに設けた第２スイッチＳＷ２を、共振回路５３Ｄ，５３Ｅに設けた第１スイッチＳＷ１と共にオン（導通状態）とすることで、溶断電流を流してヒューズ５６を溶断するものとしたが、中継回路８０Ｄの動作とは無関係に、ヒューズ５６を溶断する様にしてもよい。こうした回路構成を第７実施形態の送電装置５０Ｆとして図１３に示した。この例では、共振回路５３Ｆおよび切換部５８Ｆは、第３実施形態の共振回路５３Ｂおよび切換部５８Ｂと同一の構成を備える。

他方、この実施形態では、中継回路８０Ｆは、中継回路８０Ｆの共振用コンデンサとして第３コンデンサＣｈに加えて、第４コンデンサＣｇを有する。共振回路５３Ｆが共振状態と非共振状態とに切り換えられるのに同期して、中継回路８０Ｆも、共振状態と非共振状態とに切り換えられる。このために、共振回路５３Ｆには主第１スイッチＳＷ１１が、中継回路８０Ｆには副第１スイッチＳＷ１２が、それぞれ設けられている。この２つの主第１スイッチＳＷ１１と副第１スイッチＳＷ１２とは、制御部６５がそのポートＰ１をアクティプにすることで、ドライバ６７を介してオン（導通状態）に切り換えられる。このとき、共振回路５３Ｆの共振コンデンサの容量は、第１コンデンサＣｓの容量と第２コンデンサＣｒとを加えたものになり、同様に中継回路８０Ｆの共振用コンデンサの容量は、第３コンデンサＣｈの容量と第４コンデンサＣｇの容量とを加えたものとなる。両スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２がオンになった状態で、共振回路５３Ｆおよび中継回路８０Ｆは、それぞれ共振状態となる。また、主第１スイッチＳＷ１１および副第１スイッチＳＷ１２がオフ（非導通状態）となれば、共振回路５３Ｆおよび中継回路８０Ｆは、それぞれ非共振状態となる。主第１スイッチＳＷ１１および副第１スイッチＳＷ１２のオフ・オフは、電流センサ８５を用いた移動体２０の接近の検出状態により行なわれる。移動体２０が接近したときに、共振状態となり、送電装置５０Ｆから移動体２０側への給電が行なわれる。

異常検出器６１により、送電装置５０Ｆから移動体２０側への給電に、何らかの異常が発生したと判断した場合には、第３実施形態と同様に、第２スイッチＳＷ２をオンにすることで、溶断電流を生じさせ、ヒューズ５６を溶断する。第１スイッチＳＷ１（ここでは、ＳＷ１１とＳＷ１２）および第２スイッチＳＷ２のオン・オフと送電装置５０Ｆの動作状態との関係は、図８Ｂに示したものと同様である。

こうすれば、中継回路８０Ｆを用いても、中継回路８０Ｆの動作とは関係なく、異常の発生時に、ヒューズ５６を溶断して、共振回路５３Ｆに過電流が流れることを防止できるので、結果的に、送電装置５０Ｆや主電源装置７０に不具合を発生させるといった可能性を抑制できる。なお、中継回路を用いた場合のこうした回路構成は、他にも種々可能であり、例えば、図１４に変形例として示した送電装置５０Ｇの構成なども可能である。図示する構成は、既に説明した第７実施形態の中継回路８０Ｆと同様に中継回路８０Ｇを備え、送電装置５０Ｇは、上述した第４実施形態と同様の回路構成を備える。この送電装置５０Ｇにおいては、切換部５８Ｇの第２スイッチＳＷ２は、ヒューズ５６の出力側に接続されておらず、共振回路５３Ｇの送電コイル５１と第１コンデンサＣｓとの接続点と、接地ラインＧＮＤとを、接続／非接続とする位置に設けられる。なお、第１スイッチＳＷ１（ここでは、ＳＷ１１とＳＷ１２）および第２スイッチＳＷ２のオン・オフと送電装置５０Ｆの動作状態との関係は、図８Ｂに示したものと同様である。こうした回路構成でも、第４実施形態と同様の作用効果を奏する。

Ｈ．第８実施形態およびその変形例：
次に第８実施形態の送電装置５０Ｈについて説明する。図１５は、送電装置５０Ｈの回路構成図である。上述した第１～第７実施形態では、共振回路５３等は、直列共振（ＳＳ）回路として構成されていたが、第８実施形態では、共振回路は、並列共振回路としても構成されている。第８実施形態の送電装置５０Ｈは、第２実施形態の回路構成とは異なり、共振回路５３Ｈを、送電コイル５１とこれに並列に接続された並列共振コンデンサＣｐとからなる並列共振（Ｐ）回路として構成している。また、第８実施形態の送電装置５０Ｈでは、切換部５８Ｈを構成する第１スイッチＳＷ１は、電力ラインＮＬ１のヒューズ５６の出力側に設けられており、第２スイッチＳＷ２は、第１スイッチＳＷ１の出力側において、電力ラインＮＬ１，ＮＬ２に接続された共振回路５３Ｈと並列に設けられている。

第８実施形態の送電装置５０Ｈでは、制御部６５は、ドライバ６８を介して第１スイッチＳＷ１をオン・オフし、ドライバ６９を介して第２スイッチＳＷ２をオン・オフする。制御部６５による第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン・オフの状態と、送電装置５０Ｈの動作状態を、図１６に示す。図示するように、異常検出器６１により異常が検出されていない場合、つまり正常時には、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、排他的にオン・オフされ、接近センサ６２により移動体２０が接近していないと判断されれば、第１スイッチＳＷ１をオフに、第２スイッチＳＷ２をオンに、それぞれ維持する。この状態では、交流電圧ＡＣＰは共振回路５３Ｈに印加されず、かつ送電コイル５１の両端は短絡されるから、共振回路５３Ｈを介した受電装置３０への送電は生じない。他方、接近センサ６２により移動体２０が接近した状態にあると判断されれば、第１スイッチＳＷ１をオンに、第２スイッチＳＷ２をオフに、それぞれ切り換える。この状態では、交流電圧ＡＣＰは共振回路５３Ｈに印加され、かつ送電コイル５１の両端は短絡されていないから、共振回路５３Ｈを介して受電装置３０への送電が生じる。この状態では、接近センサ６２が移動体２０の接近を検出している場合でも、検出していない状態でも、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のいずれか一方はオフになっているので、ヒューズ５６の出力側の電力ラインＮＬ１が接地ラインＧＮＤに短絡されることはない。

異常検出器６１が何らかの異常を検出すると、制御部６５は、２つのポートＰ１，Ｐ２をいずれもハイレベルにして、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を共にオンにする。この結果、ヒューズ５６と送電コイル５１との接続点は、接地ラインＧＮＤに短絡されるので、ヒューズ５６には溶断電流が流れ、過電流溶断型のヒューズ５６は溶断する。溶断電流は、送電コイル５１には流れないので、溶断の際に漏洩磁束を生じることがない。第８実施形態の送電装置５０Ｈでは、共振回路５３Ｈを並列共振回路としたことで、並列共振回路としての特性を利用でき、また移動体２０が接近していない場合には、第１スイッチＳＷ１をオフとするので、共振回路５３Ｈの共振周波数を変更する必要がない。つまり第２実施形態と同様の作用効果を奏する上、第２コンデンサＣｒを設ける必要がなく、回路構成を簡略化できる。

共振回路は、種々の構成を採用可能である。例えば、図１７に示したように、並列共振コンデンサＣｐと送電コイル５１に直列に接続された直列共振コンデンサＣｑとを備えた直並列共振（ＳＰ）回路構成としてもよいし、直列共振コンデンサＣｑを電源側に配置した並直列共振（ＰＳ）回路構成や両方に直列共振コンデンサを配置した直並直列（ＳＰＳ）共振回路構成としてもよい。いずれの場合でも、切換部５８ｈの動作は、図１６に示したものと同じである。

以上説明した第８実施形態（図１５）やその変形例（図１７）では、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを共にオンにすることでヒューズ５６を溶断するので、溶断電流は短絡電流となる。この溶断電流は、第２実施形態の変形例（図８Ｃ）に示したように、短絡電流の流路に所定のインピーダンスＺを有する電流制限器５９を設けることで、ヒューズ５６を溶断でき、かつ短絡電流よりも小さな電流値に設定してもよい。

Ｉ．その他の実施態様：
（１）本開示は、上記以外の態様で実施可能である。第１の態様は、非接触送電装置としての態様である。この非接触送電装置は、主電源装置からの電力供給を受けて動作し、給電対象に設けられた受電装置に非接触で送電する送電装置であって、前記受電装置に設けられた受電コイルと磁界結合する送電コイルを備える共振回路と、前記受電装置への給電に関わる異常を検出する異常検出部と、前記主電源装置から前記共振回路に交流電力を供給する電力線に設けられ、前記電力線を非導通状態に切り換え可能な遮断部と、前記異常検出部によって前記異常が検出されたとき、前記遮断部を動作させて、前記主電源装置から前記共振回路への電力供給を停止する制御部と、を備える。こうすれば、異常の発生時に、遮断部が作動するため、共振回路に交流電力は遮断され、共振による大電流が流れることを回避できる。このため、異常の発生により、大きな電力負荷が主電源装置に掛かり、主電源装置が故障するといった問題の発生を抑制できる。

遮断部を動作させる異常としては、送電装置の過熱や共振回路の過電流、受信装置側からの異常報知など、種々のものを想定できる。送電装置の過熱としては、例えば送電コイルが予め設定した温度以上になった場合や、時間当たりの温度上昇が設定値を超えた場合のみならず、共振用のコンデンサが設定した温度以上になった場合や、送電装置内の環境温度が予め定めた閾値以上となった場合などに、過熱と判断するようにしてもよい。

共振回路の過電流を異常として検出する場合には、電流センサを共振の際の電流が流れる箇所に設ければよい。もとより電流センサは、回路内に設ける必要は必ずしもなく、共振回路を流れる電流は交流なので、電磁誘導を利用した間接的な電流センサを用いてもよい。こうすれば過電流で電流センサ自体が故障する可能性を抑制できる。送電コイルに密結合したコイルを備える中継回路を用いる場合には、中継回路に設けた電流センサで、過電流を検出してもよい。この他、異常検出は、移動体が接近していないにもかかわらず、共振回路を共振状態とするように回路が切り換えられたとき、など、ロジックが逸脱ないし破綻している場合を異常発生と判断することも可能である。また、非接触給電システムに設けられたダイアグノーシスコンピュータから、システムとして異常の発生を検出したことの報知を受けた場合に異常発生と判断する構成なども採用可能である。

（２）こうした構成において、前記遮断部は、ヒューズ、リレー接点、半導体スイッチング素子のうちの少なくとも一つを備え、前記ヒューズの溶断、前記リレー接点の開放、前記半導体スイッチング素子のオフ動作により、前記電力線を非導通状態とするものとしてよい。こうすれば、既存の回路部品を用いて、容易に遮断部を構成できる。こうした遮断部は、高周波電力の供給を入り切りするヒューズ、リレー、半導体スイッチング素子など、電気的にオン・オフ可能なものであれば、可逆的に動作するものでも非可逆的に動作するものでも差し支えない。また、ヒューズなどの不可逆的な動作するものであっても、過電流溶断型のように、回路を流れる電流を利用して動作するものに限らず、外部からの信号により不可逆的にオフとなるタイプのものも採用可能である。例えば、ヒータを備えた熱溶断型ヒューズのように、ドライバからの信号でヒータを加熱してヒューズを溶断するといったものでもよい。あるいはブレーカのように、一旦オフになると手動または制御部からの復帰処理がなければ、導通状態に戻らないといった構成としてもよい。遮断部として、リレーや半導体スイッチのように可逆的な動作するものを用いる場合には、ノーマルオープンのリレーや半導体スイッチなどを用いることもフェールセーフを実現する上で好適である。また、不可逆的に動作するものとして、過電流溶断型のヒューズを用いる場合には、回路構成を簡略化できるという利点がある。

（３）上記（１）（２）などの構成において、前記共振回路が前記受電装置への送電を行なう共振状態、前記共振回路が前記受電装置への送電を行なわない非共振状態、予め定めた大きさの遮断用電流を流して前記遮断部を動作させる遮断動作状態のいずれかへの切り換えを行なう切換部を備え、前記制御部は、前記異常が検出されたとき、前記切換部を駆動して前記遮断動作状態への切り換えを行なうものとしてよい。こうすれば、切換部により、共振状態、非共振状態、遮断動作状態の切り換えを行なうことができる。一般に、共振回路において、過大な電流が流れるなどの異常な状態は、共振回路が共振状態になっている場合に生じ易いので、こうした共振状態／非共振状態の切り換えと遮断動作状態とを、１つの切換部と切り換えられることは、構成の簡素化や安定動作に資する。切換部は、複数のスイッチング素子やリレーなどの接点の状態の組み合わせなどにより、容易に実現可能である。もとより、その切換は、ディスクリートな回路構成によってもよいし、コンピュータを用いた論理演算により実現してもよい。遮断動作状態を実現するために、遮断部に過電流溶断型のヒューズを用いた場合には、遮断用電流は、ヒューズの溶断電流である。遮断部にリレー接点や半導体のスイッチング素子を用いる場合には、遮断用電流を利用してリレー本体を動作させたり、遮断用電流により発生する電圧によりＦＥＴなどの半導体のスイッチング素子を動作させればよい。後者の場合に、フリップフロップ回路を構成し、遮断用電流が流れて、フリップフロップ回路がセット状態あるいはリセット状態にされ、遮断用電流が失われても、その後、フリップフロップ回路のセット状態あるいはリセット状態が維持されるようにすれば、遮断用電流が短時間に流れるだけであっても、遮断動作状態を維持するように構成することも可能である。

（４）上述した（１）から（３）のいずれかの構成において、前記共振回路は、前記送電コイルと共に共振の状態を決定するコンデンサと、前記送電コイルのインダクタンスおよび前記コンデンサの容量の少なくとも一方を変更する変更回路とを備え、前記切換部は、前記変更回路により前記送電コイルのインダクタンスおよび前記コンデンサの容量の少なくとも一方を変更することにより、前記共振状態と前記非共振状態との切り換えを行なうものとしてよい。こうすれば、共振回路を、共振状態と非共振状態とのいずれかに、容易に切り換えることができる。コンデンサの容量は、複数のコンデンサを並列または直列に配列し、その間の接続をオン／オフすることで容易に切り換えられる。また、電子的に可変容量コンデンサを構成してもよい。送電コイルのインダクタンスの変更は、同様に複数の送電コイルを設けてその接続を切り換えてもよいし、送電コイルに複数のタップを設け、タップ切換により実現してもよい。送電コイルがフェライトコアなどの磁性体を備える場合には、フェライトコアが送電コイルに挿入される長さを変えて、インダクタンスを変更するようにしてもよい。

（５）こうした（３）や（４）の構成において、前記切換部は、前記遮断用電流が流れる回路にコンデンサを含むものとしてよい。こうすれば、共振のための高周波電力に対し、コンデンサのインピーダンスによって遮断用電流の大きさを規制できる。

（６）このとき、前記コンデンサは、前記共振回路の共振状態を決定するコンデンサであるものとしてよい。こうすれば、共振用のコンデンサと遮断用電流を規制するためのコンデンサとを兼用でき、構成の簡素化に資する。

（７）上記（３）や（４）の構成において、前記切換部は、前記遮断用電流が流れる回路にコイルを含むものとしてよい。こうすれば、コイルのインダクタンスによって遮断用電流の大きさを規制できる。

（８）このとき、前記コイルは、前記送電コイルの一部であるものとしてよい。こうすれば、共振用の送電コイルと遮断用電流を規制するためのコイルとを兼用でき、構成の簡素化に資する。

（９）上記構成において、前記送電コイルに磁気的に結合された中継コイルを備え、前記受電コイルの接近によって共振の状態が変化する中継回路を、更に備えるものとしてよい。こうすれば中継回路を用いた構成でも、切換部による切換の動作を実現できる。

（１０）この場合、前記中継回路は、前記共振回路とは電気的に分離して設けられ、前記切換部は、前記遮断動作状態への切り換えを、前記共振回路を共振状態とし、前記中継回路を非共振状態とすることで行ない、前記共振回路を介して前記遮断用電流を流すことで前記遮断部を動作させるものとしてよい。

（１１）あるいは、前記中継回路は、前記共振回路とは直列に接続され、前記切換部は、前記遮断動作状態への切り換えを、前記共振回路を共振状態とし、前記中継コイルを短絡して前記中継回路を非共振状態とすることで行ない、前記共振回路および前記短絡された前記中継回路を介して前記遮断用電流を流すことで、前記遮断部を動作させるものとしてもよい。これらの構成によれば、簡易な構成で遮断用電流により遮断部を動作させることができる。

（１２）上記の実施の態様の他、非接触送電方法としての態様も実現可能である。この非接触送電方法によれば、給電対象に設けられた受電装置に非接触で送電する送電方法であって、前記受電装置に設けられた受電コイルと磁界結合する送電コイルを含む共振回路に、主電源装置から電力線を介して交流電力を供給し、前記共振回路を、前記受電コイルが前記送電コイルに接近した状態では共振状態とし、前記受電コイルが前記送電コイルに接近していない状態では非共振状態とし、前記受電装置への給電に関わる異常を検出したとき、前記電力線を非導通状態に切り換えて、前記主電源装置からの前記共振回路への前記交流電力の供給を遮断する。こうすれば、異常の発生時に、電力線を非導通状態に切り換えるため、共振回路への交流電力は遮断され、共振による大電流が流れることを回避できる。このため、異常の発生により、大きな電力負荷が主電源装置に掛かり、主電源装置が故障するといった問題の発生を抑制できる。

（１３）上記の実施の態様の他、非接触給電システムとしての態様も実現可能である。この非接触給電システムは、主電源装置と、前記主電源装置からの電力供給を受けて動作する送電装置と、前記送電装置から非接触で送電を受ける受電装置とからなる給電システムであって、前記受電装置は、受電コイルを含む受電側共振回路と、前記受電側共振回路に誘起された交流を整流して直流の電力を取り出す整流回路と、前記直流の電力で動作する負荷装置と、を備え、前記送電装置は、前記受電コイルと磁界結合する送電コイルを備える送電側共振回路と、前記主電源装置から前記送電側共振回路への電力線に設けられ、前記電力線を非導通状態に切り換え可能な遮断部と、前記受電装置への給電に関わる異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部が前記異常を検出したとき、前記遮断部を動作させて、前記送電側共振回路への電力供給を遮断する制御部と、を備える。この給電システムは、送電装置から受電装置に、非接触で給電できる上、前記受電装置への給電に関わる異常の発生時に、遮断部を動作させて、前記送電側共振回路への電力供給を遮断するため、送電装置において、共振による大電流が流れることを回避できる。このため、異常の発生により、大きな電力負荷が主電源装置に掛かり、主電源装置が故障するといった問題の発生を抑制できる。

（１４）上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

２０…移動体、２１…駆動輪、２２…従動輪、２４…磁石、３０…受電装置、３１…受電コイル、３３…受電側共振回路、３４…整流回路、４１…第１電源部、４２…第２電源部、４３…制御回路、４５…負荷装置、４８…移動用モータ、５０，５０Ａ～５０Ｇ…送電装置、５１…送電コイル、５３，５３Ａ～５３Ｇ…共振回路、５５…遮断部、５６…ヒューズ、５８Ａ～５８Ｇ…切換部、５９…電流制限器、６０…直流電源部、６１…異常検出器、６２…接近センサ、６５…制御部、６７～６９…ドライバ、７０…主電源装置、７１…ノイズフィルタ、７２…ＰＦＣ回路、７３…インバータ、７４…フィルタ、８０Ｄ～８０Ｇ…中継回路、８１…中継コイル、８５…電流センサ、９０…主電源、１００…非接触給電システム、ＯＲ１，ＯＲ２…オアゲート、Ｐ１，Ｐ２…ポート、ＲＦＰ…主電力ライン、ＲＳ…路面、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ１１…主第１スイッチ、ＳＷ１２…副第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ

Claims (14)

1. 主電源装置（７０）からの電力供給を受けて動作し、給電対象に設けられた受電装置（３０）に非接触で送電する送電装置（５０）であって、
   前記受電装置に設けられた受電コイル（３１）と磁界結合する送電コイル（５１）を備える共振回路（５３）と、
   前記受電装置への給電に関わる異常を検出する異常検出部（６１）と、
   前記主電源装置から前記共振回路に交流電力を供給する電力線（ＮＬ１，ＮＬ２）に設けられ、前記電力線を非導通状態に切り換え可能な遮断部（５５，５６）と、
   前記異常検出部によって前記異常が検出されたとき、前記遮断部を動作させて、前記主電源装置から前記共振回路への電力供給を停止する制御部（６５）と、
   を備える、非接触送電装置。
2. 前記遮断部は、ヒューズ（５６）、リレー接点、半導体スイッチング素子のうちの少なくとも一つを備え、前記ヒューズの溶断、前記リレー接点の開放、前記半導体スイッチング素子のオフ動作により、前記電力線を非導通状態とする、請求項１記載の非接触送電装置。
3. 前記共振回路が前記受電装置への送電を行なう共振状態、前記共振回路が前記受電装置への送電を行なわない非共振状態、予め定めた大きさの遮断用電流を流して前記遮断部を動作させる遮断動作状態のいずれかへの切り換えを行なう切換部（５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ，５８Ｄ，５８Ｅ，５８Ｆ，５８Ｇ）を備え、
   前記制御部は、前記異常が検出されたとき、前記切換部を駆動して前記遮断動作状態への切り換えを行なう、
   請求項１に記載の非接触送電装置。
4. 前記共振回路は、前記送電コイルと共に共振の状態を決定するコンデンサ（Ｃｓ，Ｃｒ）と、前記送電コイルのインダクタンスおよび前記コンデンサの容量の少なくとも一方を変更する変更回路（ＳＷ１，ＳＷ１１）とを備え、
   前記切換部は、前記変更回路により前記送電コイルのインダクタンスおよび前記コンデンサの容量の少なくとも一方を変更することにより、前記共振状態と前記非共振状態との切り換えを行なう、請求項３に記載の非接触送電装置。
5. 前記切換部は、前記遮断用電流が流れる回路にコンデンサを含む、請求項３に記載の非接触送電装置。
6. 前記コンデンサは、前記共振回路の共振状態を決定するコンデンサである、請求項５に記載の非接触送電装置。
7. 前記切換部は、前記遮断用電流が流れる回路にコイル（５１）を含む、請求項３に記載の非接触送電装置。
8. 前記コイルは、前記送電コイルの一部である、請求項７に記載の非接触送電装置。
9. 前記送電コイルに磁気的に結合された中継コイル（８１）を備え、前記受電コイルの接近によって共振の状態が変化する中継回路（８０Ｄ，８０Ｅ、８０Ｆ、８０Ｇ）を、更に備える、
   請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の非接触送電装置。
10. 前記中継回路は、前記共振回路とは電気的に分離して設けられ、
    前記切換部は、前記遮断動作状態への切り換えを、前記共振回路を共振状態とし、前記中継回路を非共振状態とすることで行ない、前記共振回路を介して前記遮断用電流を流すことで前記遮断部を動作させる、
    請求項９に記載の非接触送電装置。
11. 前記中継回路は、前記共振回路とは直列に接続され、
    前記切換部は、前記遮断動作状態への切り換えを、前記共振回路を共振状態とし、前記中継コイルを短絡して前記中継回路を非共振状態とすることで行ない、前記共振回路および前記短絡された前記中継回路を介して前記遮断用電流を流すことで、前記遮断部を動作させる、
    請求項９に記載の非接触送電装置。
12. 前記共振回路は、前記送電コイルと共に用いられる共振用コンデンサを備え、前記送電コイルと前記共振用コンデンサとは、直列共振回路、並列共振回路、直並列共振回路、並直列共振回路、および直並直列共振回路のうちの少なくとも１つを構成する、請求項１に記載の非接触送電装置。
13. 給電対象に設けられた受電装置に非接触で送電する送電方法であって、
    前記受電装置に設けられた受電コイルと磁界結合する送電コイルを含む共振回路に、主電源装置から電力線を介して交流電力を供給し、
    前記共振回路を、前記受電コイルが前記送電コイルに接近した状態では共振状態とし、前記受電コイルが前記送電コイルに接近していない状態では非共振状態とし、
    前記受電装置への給電に関わる異常を検出したとき、前記電力線を非導通状態に切り換えて、前記主電源装置からの前記共振回路への前記交流電力の供給を遮断する、
    非接触送電方法。
14. 主電源装置と、前記主電源装置からの電力供給を受けて動作する送電装置と、前記送電装置から非接触で送電を受ける受電装置とからなる非接触給電システム（１００）であって、
    前記受電装置は、
    受電コイルを含む受電側共振回路（３３）と、
    前記受電側共振回路に誘起された交流を整流して直流の電力を取り出す整流回路（３４）と、
    前記直流の電力で動作する負荷装置（４５）と、
    を備え、
    前記送電装置は、
    前記受電コイルと磁界結合する送電コイルを備える送電側共振回路と、
    前記主電源装置から前記送電側共振回路への電力線に設けられ、前記電力線を非導通状態に切り換え可能な遮断部と、
    前記受電装置への給電に関わる異常を検出する異常検出部と、
    前記異常検出部が前記異常を検出したとき、前記遮断部を動作させて、前記送電側共振回路への電力供給を遮断する制御部と、
    を備える、
    非接触給電システム。

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